Калі ў звязаным грунце выразаць цыліндр і падвергнуць яго дзеянню нармальнага ціску P (мал. 1), у цыліндры ўзнікнуць новыя напружанні, а менавіта вертыкальнае напружанне сціску σ і гарызантальнае напружанне зруху . Калі ціск P паступова павялічваць, праз пэўны час на цыліндры з’явяцца касыя расколіны, а адразу пасля гэтага адбудзецца разбурэнне цыліндра. У момант разбурэння цыліндр зрушыцца пад дзеяннем ціску P па зрухавай плоскасці найменшага супраціву N-N.
Мал. 1. Дзеянне ціску на цыліндр, выняты з каагерэнтнай глебы
Супраціў глебы, які валік аказаў супраць дзеяння сілы P ў момант разбурэння, называецца супрацівам зруху глебы, а вугал α нахілу плоскасці найменшага супраціву да гарызонту называецца вуглом плоскасці найменшага супраціву зруху глебы.
Супраціў зруху звязанага грунту складаецца з двух элементарных супраціваў: унутранага трэння паміж цвёрдымі часціцамі і каэзіі, якая звязвае цвёрдыя часціцы. Трываласць грунту на зрух прымаецца роўнай найбольшаму напружанню зруху ў момант разбурэння і выражаецца раўнаннем
τf = c + σ tg_φ_
дзе: τf — трываласць грунту на зрух [kp/cm2],
c счапленне грунта [kp/cm3],
σ нармальнае напружанне грунту [kp/cm3],
φ вугал унутранага трэння грунту.
Вышэйзгаданую формулу прапанаваў француз Coulomb 1785. год. Паводле гэтай формулы, для дадзенага грунту каhezія c з’яўляецца пастаяннай і не залежыць ад нармальнага ціску, у той час як супраціў трэння σ tg_ϕ_ прама прапарцыйны напружанню σ. Насамрэч каhezія e не з’яўляецца пастаяннай для дадзенага грунту, а таксама ў пэўнай ступені залежыць ад нармальнага напружання σ, бо пад уздзеяннем гэтага ціску памяншаецца таўшчыня воднай плёнкі, якая абгортвае цвёрдыя часціцы, і тым самым каhezія павялічваецца. Формула Coulomb-а дзейнічае для пранікальных грунтоў, у якіх пад уздзеяннем нармальнага ціску вада з пор выціскаецца без супраціву, што мае месца ў выпадку жвіровага і пясчанага грунту, але не ў выпадку звязанага грунту, які мала пранікальны, з-за чаго вада з пор цяжка выціскаецца і застаецца як напружаная поровая вада пад уздзеяннем нагрузкі P.
Эфектыўныя і нейтральныя напружанні ў глебе
Мал. 2. Эфектыўнае і нейтральнае напружанне ў грунце
Калі на дно пасудзіны змясціць узор грунту, напрыклад сухога пяску, і нагрузіць яго нейкай масай, напрыклад свінцовай дробам вагой W, увесь гэты вагавы націск прымуць цвёрдыя часціцы грунту. Пэўны ціск на паверхню ўзору p0 = W/A у kp/cm3, дзе A — плошча папярочнага сячэння ўзору, выкліча яго асадку, г. зн. змяншэнне порыстасці, але таксама абумовіць змены і іншых фізічных уласцівасцей узору, такіх як павелічэнне трываласці на зрух, павелічэнне модуля сціскальнасці і іншыя. Ціск, які дзейнічае на кантактных паверхнях паміж часціцамі, называецца эфектыўным або міжгранулярным ціскам σ’. Калі дасягнута кансалідацыя, г. зн. калі ўзор перастаў асядаць пад нагрузкай p0, эфектыўны ціск роўны поўнаму ўдзельнаму ціску, які дзейнічае на глыбіні, дзе разглядаецца грунт. У гэтым выпадку на глыбіні пад паверхняй узору на сл. 2 σ’ = W/A + hzγ дзе γ — аб’ёмная вага ўзору.
Але калі ўзор у пасудзіне замест свінцовай шротавіны нагрузіць вадой да вышыні h, пры ўмове, што яна запоўніла ўсе поры ўзору, ціск воднага слупа над узорам hγw, дзе γw — аб’ёмная вага вады, не выкліча асадку ўзору і змяншэнне яго порыстасці, а таксама не павялічыць яго супраціў зруху і модуль сціскальнасці. Таму гідрастатычны ціск hγw называецца нейтральным ціскам. Нейтральны ціск, які абазначаецца u, перадаецца праз узор ва ўсіх напрамках з аднолькавай інтэнсіўнасцю. Гэты ціск не выкліча павелічэння супраціву зруху, бо вада сама па сабе не мае ніякага супраціву зруху.
Такім чынам, эфектыўны ціск σ’ перадаецца праз паверхні судакранання паміж цвёрдымі часціцамі грунту, а нейтральны ціск u перадаецца праз ваду ў порах. Калі ніжняя частка пасудзіны запоўнена насычаным узорам грунту, чыё аб’ёмнае ўмоўная вага γz, а над паверхняй узору да ўзроўню N пасудзіна запоўнена вадой, чыё аб’ёмнае ўмоўная вага γw, тады агульны ціск σ у любой кропцы ўзору будзе σ = σ’ + u.
На глыбіні hz, пад паверхняй узору, эфектыўны ціск будзе σ = σ’ - u
дзе σ = h γw + h γz
u = (h + hz) γw.
Такім чынам, будзе σ’ = hz γ’
γ’ — гэта аб’ёмная вага пагружанага ў ваду грунту.
Агульнае ўраўненне трываласці грунту на зрух
Калі звязаны грунт нагрузіць нагрузкай P, гэтая нагрузка выкліча асаджэнне грунту, і спачатку пад яе дзеяннем будзе выціснута паветра з пор, так што неўзабаве ў порах застанецца толькі вада. Паколькі праз малую водапранікальнасць звязанага грунту вада не можа адразу выціснуцца, яна застаецца як напружаная вада ў порах і спачатку ўспрымае ўсё знешняе нагрузжанне P. У далейшым пад дзеяннем нагрузкі P пачынае выціскацца вада з пор і ўзнікае збліжэнне цвёрдых часцінак, якія цяпер успрымаюць частку нагрузкі P. Тады маем τf =c + (σ - u) tg_ϕ,_ дзе σ — агульны ціск ад нагрузкі P, u — ціск порнай вады.
Ціск порнай вады u залежыць ад некалькіх фактараў, такіх як часавы ход кансалідацыі, водапранікальнасць грунту, велічыня нагрузкі на грунт і г. д. Трываласць грунту на зрух залежыць ад ціску порнай вады, і яна найбольшая пры u=0, калі адбываецца кансалідацыя грунту.
Калоідная актыўнасць грунту
Элементы ўнутранага супраціву грунту сцэпленне і трэнне могуць быць рознымі і ў значнай ступені залежаць ад крупнасці цвёрдых часціц грунту і яго пластычных уласцівасцяў. З мэтай вызначэння ўплыву сцэплення ў адносінах да супраціву ўнутранага трэння злучанага грунту, Скемптан увёў паняцце каліднай актыўнасці грунту _K_P, якое выражаецца суадносінамі індэкса пластычнасці IP да колькасці часціц меншых за 0,002 mm у % вагі ўсёй масы. Пры гэтым быў прыняты наступны крытэрый (рыс. 3):
Мал. 3. Калоідная актыўнасць глебы
Для KP < 0,75 — неактыўныя гліны,
для KP = 0,75 – 1,25 з’яўляюцца нармальныя гліны,
для Kp > 1,25 актыўнай гліны.
З павелічэннем KP расце ўплыў счэпнасці ў параўнанні з унутраным трэннем звязнага грунту.
Адчувальнасць глебы
Калі ў звязным грунце выняць цыліндр дыяметрам 3—3,4 cm і вышынёй ~ 5 cm ды нагрузіць яго нармальнай нагрузкай, у момант разбурэння цыліндра мы атрымаем трываласць грунту на сціск у ненарушаным стане σ__ₙ:
σn = P/A у kp/cm2,
дзе A — папярочны перасек цыліндра.
Пасля завяршэння выпрабавання зламаны ўзор перамяшчаем і зноў вырабляем цыліндр такіх жа памераў з дапамогай таго ж цыліндра-формы, пры гэтым яго вільготнасць павінна заставацца такой, якой яна была пры папярэднім выпрабаванні. Затым адразу пасля вырабу перамятага цыліндра паўтараем выпрабаванне з ім, каб атрымаць трываласць на сціск грунту ў парушаным стане σ__ₚ.
Адчувальнасць (сенсітыўнасць) S__ₜ — гэта адносіна трываласці на сціск у непарушаным стане да трываласці на сціск у парушаным стане: St = σn/σp,
Паводле аднаго крытэрыю адчувальнасць S__ₜ ацэньваецца так:
- для S__ₜ = 1 — 2 — нізкая адчувальнасць гліны,
- для S__ₜ = 2 — 4 гліна мае сярэднюю адчувальнасць,
- для S__ₜ = 4 — 8 назіраецца высокая адчувальнасць гліны,
- для S__ₜ > 8 — гэта перасушлівая гліна.
У прыродзе здараецца, што ў выніку механічнага ўздзеяння, напрыклад землятрусу, гліністы грунт раптоўна губляе сваю трываласць, якую затым у стане спакою зноў набывае. Гэта ўласцівасць называецца тыксатропіяй грунту. Многія гліны ў пэўнай ступені валодаюць тыксатропнымі ўласцівасцямі. Вядомыя выпадкі спаўзання схілаў выемак у выніку выцякання тыксатропнай гліны ў Нарвегіі, Швецыі і Фінляндыі, дзе даследаваннем было ўстаноўлена, што ў ходзе гэтага працэсу не было змянення вільготнасці гліны, г.зн. што вільготнасць гліны заставалася пастаяннай да і пасля выцякання.